Feasibility Study for the Determination of Arsenic Species in Nutritional Products and Raw Ingredients by HPLC-ICP-MS

Význam tématu

Metoda spojení vysokotlaké kapalinové chromatografie s hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem (HPLC-ICP-MS) patří mezi klíčové přístupy pro speciační analýzu prvků v potravinách a surovinách. Arsen je v prostředí i potravinách rozšířený toxin s karcinogenním účinkem, jeho toxicita však závisí na chemické formě. Zatímco anorganické formy As(+3) a As(+5) jsou vysoce toxické, organické formy DMA a MMA vykazují nižší toxicitu. Speciační analýza zajišťuje podrobnou informaci o nebezpečných složkách a podporuje bezpečnost potravin.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit schopnost kombinace Agilent 1260 HPLC a Agilent 7900 ICP-MS pro kvantitativní stanovení čtyř klíčových arsenových forem (As(+3), As(+5), DMA, MMA) v nutraceutických produktech a surovinách. Analýzy byly provedeny paralelně ve dvou laboratořích (Abbott Nutrition a UC Davis) s cílem porovnat citlivost, přesnost a opakovatelnost výsledků.

Použitá metodika

Vzorky (tekuté i práškové) byly upraveny mikrovlnnou extrakcí (90 °C, 10 min rampování, 60 min udržovací fáze). Desorpce byla prováděna v kyselém prostředí.

Kalibrace probíhala s pracovními standardy v rozsahu 0,2 až 25 µg/kg pro všechny analyty. LOD bylo stanoveno jako 3× směrodatná odchylka šumu, LOQ jako 3,3× LOD. Výsledné LOQ odpovídaly přibližně 2,5 ng/g u kapalných vzorků a 5 ng/g u práškových vzorků.

Použitá instrumentace

• HPLC: Agilent 1260 s kolonkou PRP-X 100 (10 µm, 250×4,6 mm), teplota 20 °C, injekční objem 100 µL, průtok 0,5 mL/min, celková doba analýzy 20 min.
• ICP-MS: Agilent 7900 v režimu kinetické diskriminace energie (He), RF výkon 1550 W, chladicí plyn Ar, dodatečný plyn He v kolizní buňce.
• UC Davis použila navíc Agilent Triple Quadrupole ICP-MS v jediném kameře pro ověření interoperability.

Hlavní výsledky a diskuse

Stanovené LOD a LOQ umožnily detekovat a kvantifikovat všechny čtyři formy As pod hranicí regulačních limitů. Recovery ze standardů i NIST SRM (1568b, 1549, 1849a, 1643e) se pohybovaly mezi 94 % a 107 % s maximálními odchylkami do 10 %.

Analýza reálných vzorků (syrovátkový koncentrát, kakaový prášek, acidifikovaný kasein, maltodextrin, rýžový sirup, mléčné proteiny) odhalila převažující výskyt anorganických forem As, zatímco organické formy DMA a MMA byly často pod LOQ. Výsledky byly konzistentní mezi oběma laboratořemi s rozdíly do 5 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Dostatečnou citlivost pro splnění regulačních požadavků na obsah anorganického arsenu.
• Vysokou přesnost a reprodukovatelnost jak v rámci jedné, tak mezi nezávislými laboratořemi.
• Schopnost rychlé speciační analýzy více forem As v různorodých matricích.

Závěr

Výsledky prokázaly, že kombinace Agilent 1260 HPLC a Agilent 7900 ICP-MS je vhodná pro spolehlivou speciační analýzu arsenových forem v nutričních produktech a surovinách. Metoda splňuje požadavky na citlivost, přesnost a mezi­laboratorní porovnatelnost. Dalším krokem je validace zahrnující všechny čtyři analyty.

Budoucí trendy a možnosti využití

Mezi perspektivní směry patří rozšíření metodiky o další organické formy (AsC, AsB), automatizace přípravy vzorků, implementace vysokorozlišovací MS pro komplexní speciační mapování a aplikace v dalších oblastech jako environmentální monitoring či klinická analýza.